PROCESSAMENTO DIGITAL DE IMAGENS. Thales Sehn Körting

Transcrição

1 PROCESSAMENTO DIGITAL DE IMAGENS Thales Sehn Körting

2 2 Por que processar as imagens?

3 Objetivo Identificar e extrair informações da imagem Transformar a imagem (aumentar o contraste, realçar bordas) de tal modo que a informação seja mais facilmente discernível por um analista humano 3

4 Áreas de Aplicações Análise de recursos Naturais Geologia - estudo da composição e estrutura da superfície Agricultura - previsão de safras e determinação do tipo de plantação nas áreas de agricultura Floresta - Determinação do tipo de cobertura florestal Cartografia - mapeamento da superfície 4

5 Áreas de Aplicações Análise ambiental Monitoramento da poluição Planejamento urbano Meteorologia Análise de clima e temperatura Medida de movimento de nuvens 5

6 Áreas de Aplicações Biomédica Contagem automática de células Tomografia computadorizada Análise de Imagens de raio-x Astronomia Sensores Digitais são colocados no plano focal do telescópio, e a aquisição e processamento são feitos digitalmente 6

7 Exemplos de Imagens Digitais 7 Landsat-TM (5-4-3) (urbana) Landsat-TM (floresta x desmatamento)

8 Exemplos de Imagens Digitais Landsat-TM (agricultura) Microscópica (filtro geotêxtil) 8

9 Exemplos de Imagens Digitais 9 Radar EAS-1 banda X (3 m) Foto aérea

10 Exemplos de Imagens Digitais 10 Barragem Itaipu - Ikonos - 1 m

11 Exemplos de Imagens Digitais 11 São José dos Campos -WorldView II - 50 cm

12 Exemplos de Imagens Digitais 12 Caraguatatuba -VANT - 30 cm

13 Exemplos de Imagens Digitais 06/ / /2008

14 Exemplos de Imagens Digitais Integração de séries temporais de índices de vegetação nos modelos de classificação

15 Exemplos de Imagens Digitais 15 (Freitas, 2008)

16 Estágios de processamento Pré-processamento Imagem Digital Correção radiométrica Correção Geométrica Registro 16 Realce Análise Descrição Contraste Filtragem IHS, Componentes principais Operações aritméticas Segmentação Classificação Mapas Representação gráfica Propriedades do objeto

17 Sistema de Imageamento Imagem Digital Atmosfera Sensor Digitalização Transmissão Dispositivo de Saída Processamento Estação de Recepção 17

18 Aquisição de Informação Radiação eletro-magnética 18 Os sensores medem a quantidade de energia refletida ou emitida pelo alvo em várias faixas do espectro eletromagnético (bandas)

19 Energia Eletromagnética O espectro eletromagnético cobre desde as ondas de rádio até os raios-gama 19

20 Comportamento Espectral de Alvos e Sensores SPOT Pan IKONOS Pan Pan 4 CBERS CCD % LANDSAT TM / EM Pan - ETM+ 50 Solo Reflectância Vegetação 10 Água ,4 Azul 0,6 Verde Vermelho Visível 0,8 1,0 Infra-vermelho próximo 1,2 1,4 1,6 Comprimento de onda 1,8 Infra-vermelho médio 2,0 2,2 2,4 2,6 m

21 21 Técnicas

22 (Gonzalez & Woods, 2000)

23 Manipulação de histograma

24 Histograma bidimensional Band 1:brasil4 diagrama de espalhamento 24 Band 1:brasil3

25 Qual imagem poderia ter este comportamento no espaço de atributos? 25

26 Qual imagem poderia ter este comportamento no espaço de atributos? 26

27 27 Solução

28 Mediana Efetivo na remoção de ruídos Ocorrências aleatórias de brancos e pretos 28

29 Filtragem Original Filtro Limiarização Roberts Sobel 29

30 Classificador Segmentador Processamento de Imagens Imagem Segmentada Atributos de Região Classificador 30 Imagem Atributos de Pixel Imagem Classificada

31 Atributos de uma imagem Espectrais Média dos pixels Desvio padrão dos pixels Amplitude dos pixels (p max - p min ) Espaciais Ângulo Área Circularidade Largura Perímetro 31

32 32 Exemplos de Segmentação

33 Exemplos de classificação k-médias SOM 33

34 34 Exemplos de classificação

35 35 Exemplos de classificação

36 36 Aplicações

37 Coleção de imagens Métodos automáticos e eficientes para mosaico e registro de imagens Diferentes Sistemas de Referência Espacial Mosaico Registro Integração com GIS

38 Métodos automáticos para reconhecimento de padrões em imagens de satélite Segmentação Telhados Outros Avaliação Extração de Atributos Classificação

39 Classificação de área urbana com imagens de alta resolução

40 RapidEye Human settlement layer

41 CBERS 1, 2, 2B China-Brazil Earth Resources Satellite Lançamento: (CBERS-1) (CBERS-2) (CBERS-2B) Imageador WFI (visada larga) Imageador CCD (alta resolução) Imageador IRMSS (infravermelho termal) Sistema de Coleta de Dados PDI - Definições Básicas 41

42 Satélite CBERS PDI - Definições Básicas 42

43 CBERS-2

44 CBERS 2B Câmara HRC Banda espectral 0,50-0,80 µm (pancromática) Campo de Visada 2,1º Resolução espacial 2,7 x 2,7 m Largura da faixa imageada 27 km (nadir) Resolução temporal 130 dias na operação proposta Taxa de dados da imagem 432 Mbit/s (antes da compressão) Quantização 8 bits cinco ciclos de 26 dias para que os 113 km padrão da CCD sejam cobertos pela HRC. A cada 130 dias será possível ter uma cobertura completa do país, para ser correlacionada com aquela obtida pela câmera CCD, que neste período terá coberto o país por cinco vezes. PDI - Definições Básicas 44

45 Landsat 7 Landsat 7 Launched from VAFB on April 15, km, polar orbit Sun synchronous (10:00 am crossing) 16 day repeat cycle Enhanced Thematic Mapper+ 183 km swath 8 bands - 30 meter pixels 4 VNIR 2 Mid IR 1 Thermal IR 1 Panchromatic (15 m) PDI - Definições Básicas 45

46 SPOT - Instrumentos 2 HRG: Verde, vermelho, NIR = 10 m SWIR = 20 m Pan = 5 ou 2,5 m 1 HRS: 10 m 120 km estéreo

47 ASTER Instrument consists of 3 subsystems: VNIR 3 bands (0.52µ µ) 15 m IFOV SWIR 6 bands (1.60µ µ) 30 m IFOV TIR 5 bands (8.12µ µ) 90 m IFOV San Francisco PDI - Definições Básicas 47

48 CBERS-1 CCD SPOT-4 CBERS-2 CCD PDI - Definições Básicas 48

49 São José dos Campos: CBERS2-CCD (R4G3B2) e SPOT3 PDI - Definições Básicas 49

50 TM PDI - Definições Básicas 50

51 CBERS1 432 PDI - Definições Básicas 51

52 SPOT 321 PDI - Definições Básicas 52

53 Links o-de-imagens-crescimento-de-regioes/